LE GRANDEZZE FISICHE 1. Grandezze fisiche 2. Grandezze fondamentali e derivate 3. Sistemi di unità di misura 4. Multipli e sottomultipli 5. Ordini di grandezza P.Montagna dic-15 Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 Misura di una grandezza Definizione operativa: Grandezza fisica Proprietà misurabile Sensazione di caldo/freddo NO (soggettiva, diversa per ciascuno) Temperatura SI (oggettiva, uguale per tutti) Es. Misura di una grandezza: • mediante un dispositivo sperimentale • in confronto con un’altra grandezza omogenea di riferimento costante e riproducibile Espressione di una grandezza: numero + unità di misura rapporto tra misura e campione di riferimento P.Montagna dic-15 Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.2 Unita’ di misura Misura di una grandezza: • mediante un dispositivo sperimentale • in confronto con un’altra grandezza omogenea di riferimento Espressione di una grandezza: numero + unità di misura costante e riproducibile rapporto tra misura e campione di riferimento Lunghezza di un corpo: Procedere all’operazione di misura mediante uno strumento Es. Es. misuratore A: 3 “spanne”; misuratore B: 4 “spanne” Confrontare il risultato con un campione fisso, preso come unità di misura “spanna” misuratore A = 20 cm 3 “spanne” = 60 cm “spanna” misuratore B = 15 cm 4 “spanne” = 60 cm uguale! MAI dimenticare l’unità di misura! Dire “un corpo è lungo 24” non ha senso. Dire “la densità dell’acqua è 1” non ha senso. P.Montagna dic-15 Grandezze fisiche …e dirlo all’esame… Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.3 Grandezze fondamentali e derivate Fondamentali Derivate concetti intuitivi indipendenti l’uno dall’altro non definibili in termini di altre grandezze Lunghezza Massa Tempo Intensità di corrente Temperatura assoluta In generale: P.Montagna dic-15 definibili in termini delle grandezze fondamentali mediante relazioni analitiche Superficie Volume Velocità Acceleraz. Forza Pressione [L] [M] [t] [i] [T] ………… [L]2 (lungh.)3 [L]3 (lungh./tempo) [L] [t]-1 (veloc./tempo) [L] [t]-2 (massa*acc.) [L] [M] [t]-2 (forza/sup.) [L]-1 [M] [t]-2 (lungh.)2 [L]a[M]b[t]c[i]d[T]e Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.4 Sistemi di unita’ di misura Stabilire un sistema di unità di misura = fissare le grandezze fondamentali e il valore dei loro campioni unitari Sistema [L] [M] [t] massa tempo [i] [T] MKS (SI) m kg s A oK cgs cm g s A oK Internazionale lungh. metro chilogr. secondo ampere gr.kelvin centim. grammo secondo ampere gr.kelvin Sistemi pratici P.Montagna dic-15 intens. temper. corrente assoluta vari esempi Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.5 Sistemi pratici e conversioni ESEMPI DI UNITA’ PRATICHE Lunghezza Tempo Volume Velocità Pressione Energia Calore .......... angstrom, anno-luce minuto, ora, giorno, anno litro chilometro/ora atmosfera, millimetro di mercurio elettronvolt, chilowattora caloria .......... Fattori di conversione: MKS cgs cgs MKS MKS, cgs pratici e viceversa P.Montagna dic-15 1 m = 102 cm 1 kg = 103 g 1 cm = 10-2 m 1 g = 10-3 kg proporzioni con fattori numerici noti Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.6 Se si sbagliano le unita’ di misura... P.Montagna dic-15 Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.7 Multipli e sottomultipli multipli sottomultipli P.Montagna dic-15 Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.8 Ordini di grandezza Per esprimere brevemente grandezze fisiche grandi o piccole: numero a 1,2,3 cifre + unità di misura con multiplo/sottomultiplo (di 3 in 3) 57800 g = 5.78 • 104 g = 5.78 • (101•103) g = 57.8 kg 57.8 kg = 57.8 • 103 g = 5.78 • 104 g Es. 0.0047 g = 4.7 • 10-3 g = 4.7 mg 0.00047 g = 4.7 • 10-4 g = 4.7 • (102 • 10-6) g = 470 g Per confrontare grandezze “infinitamente” grandi o piccole: Ordine di grandezza = potenza di 10 più vicina al numero considerato P.Montagna dic-15 Atomo di idrogeno: Es. -10 raggio atomo: 10 m raggio nucleo: 10-15 m 10-10 m /10-15 m = 105 L’atomo di idrogeno è 100000 volte più grande del suo nucleo! Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.9 Ordini di grandezza: esempi di lunghezze Alcune lunghezze valore in m - dist. del corpo celeste più lontano 1025 m - distanza della stella più vicina - anno-luce - distanza Terra-Sole - distanza Terra-Luna - raggio della Terra - altezza del Monte Bianco - altezza di un uomo - spessore di un foglio di carta - dimensioni di un globulo rosso - dimensioni di un virus - dimensioni di un atomo - dimensioni di un nucleo atomico P.Montagna dic-15 (10000 miliardi di miliardi di km) 3.9 • 1016 m (40000 miliardi di km) 9.46 • 1015 m (9000 miliardi di km) 1.49 • 1011 m = 149 Gm (150 milioni di km) 3.8 • 108 m = 380 Mm (400000 km) 6.38 • 106 m = 6.38 Mm (6000 km) 4.8 • 103 m = 4.8 km (5 km) 1.7 • 100 m = 1.7 m 10-4 m = 100 m (1/10 di mm) 10-5 m = 10 m (1/100 di mm) 10-8 m = 10 nm (100 angstrom) 10-10 m (1 angstrom) 10-15 m (1/100000 di angstrom = 1 fermi) Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.10 Ordini di grandezza: esempi di tempi Alcuni tempi valore in s - stima dell’età dell’Universo 4.7 • 1017 s (15 miliardi di anni) - comparsa dell’uomo sulla Terra 1013 s (300000 anni) - era cristiana 6.3 • 1010 s (2000 anni) - anno solare 3.15 • 107 s - giorno solare 8.64 • 104 s - intervallo tra due battiti cardiaci 8 • 10-1 s (8/10 di sec.) - periodo di vibraz. voce basso 5 • 10-2 s (2/100 di sec.) - periodo di vibraz. voce soprano 5 • 10-5 s (50 milionesimi di sec.) - periodo vib. onde radio (FM 100 MHz) 10-8 s (10 miliardesimi di sec.) - periodo di vib. raggi X 10-18 s (1 miliardesimo di miliardesimo di sec.) P.Montagna dic-15 Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.11 Ordini di grandezza: esempi di masse Alcune masse valore in kg - massa dell’Universo (stima) - massa del Sole - massa della Terra - massa di un uomo - massa di un globulo rosso - massa del protone - massa dell’elettrone P.Montagna dic-15 1055 kg 1.98 • 1030 kg (2000 miliardi di miliardi di miliardi di kg) 5.98 • 1024 kg (6 milioni di miliardi di miliardi di kg) 7 • 101 kg (70 kg) 10-16 kg (100 milionesimi di miliardesimo di g) 1.67 • 10-27 kg (1.6 milionesimi di miliardesimo di 9.1 • 10-31 kg miliardesimo di g) Grandezze fisiche Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.12